JP2023115614A - Artificial diamond plasma production device - Google Patents

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Abstract

To provide an artificial diamond plasma production device which prevents a microwave from reflecting many times on an inner side of a waveguide provided between a microwave supply source and a reaction chamber.SOLUTION: An artificial diamond plasma production device includes: a reaction chamber; a microwave discharge module; and a microwave lens. The microwave discharge module discharges a circular polarized microwave into the reaction chamber. The microwave discharge module includes a polarization pipe, a guide pipe, a first waveguide pipe, and a first linear polarization microwave supply source, which are serially connected along a microwave movement path. The microwave discharge module further includes a second waveguide pipe and a first matching load. The polarization pipe is constructed so that the liner polarization microwave is converted into the circular polarized microwave in accordance with a movement direction of the microwave, or reversely converted. The guide pipe includes a first opening and a second opening facing in different direction.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、人工ダイヤモンド生成機器に関し、特にマイクロ波プラズマ化学蒸着法を利用して人工ダイヤモンドを合成する人工ダイヤモンド生成機器に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an artificial diamond production apparatus, and more particularly to an artificial diamond production apparatus for synthesizing artificial diamond using microwave plasma chemical vapor deposition.

従来の人工ダイヤモンドプラズマ生成機器は、反応チャンバおよびマイクロ波放出モジュールを有する。ダイヤモンド保持器は、反応チャンバ内に配置され、マイクロ波放出モジュールは、反応チャンバに向けて2.45GHzのマイクロ波を放出して、ダイヤモンド保持器上で強い電界を有する局所定在波を形成する。 A conventional man-made diamond plasma generation device has a reaction chamber and a microwave emission module. A diamond retainer is placed in the reaction chamber, and a microwave emission module emits 2.45 GHz microwaves toward the reaction chamber to form a local standing wave with a strong electric field on the diamond retainer. .

人工ダイヤモンドを作り出すために、ダイヤモンド保持器上にダイヤモンド種晶を置き、反応チャンバに高濃度メタンガスを充填する。マイクロ波放出モジュールにより放出されたマイクロ波のエネルギーは、ダイヤモンド種晶の周囲でメタンガスを極高温まで加熱し、メタンガスの炭素原子をダイヤモンド種晶に付着させるプラズマボールを形成する。その結果、ダイヤモンド種晶は徐々に成長して、より大きなサイズの人工ダイヤモンドになる。 To create artificial diamonds, a diamond seed crystal is placed on a diamond retainer and the reaction chamber is filled with highly concentrated methane gas. The microwave energy emitted by the microwave emission module heats the methane gas around the diamond seed crystals to extremely high temperatures, forming a plasma ball that attaches the carbon atoms of the methane gas to the diamond seed crystals. As a result, the diamond seed crystals gradually grow into larger size man-made diamonds.

人工ダイヤモンドを作り出す効率を改善するために、円偏光管および焦点合わせ機構を有する人工ダイヤモンド生成機器が台湾特許第1734405(B)号公報に開示されている。マイクロ波は、最初に円偏光マイクロ波に変換され、次いでダイヤモンド種晶の周囲にプラズマボールを安定して形成できるようにダイヤモンド種晶に焦点を合わせられ、それにより、人工ダイヤモンドを作り出す効率を改善する。 In order to improve the efficiency of producing synthetic diamonds, a synthetic diamond generating device with a circular polarizer and a focusing mechanism is disclosed in Taiwan Patent No. 1734405(B). The microwaves are first converted into circularly polarized microwaves and then focused on the diamond seed crystal to form a stable plasma ball around the diamond seed crystal, thereby improving the efficiency of creating synthetic diamonds. do.

しかしながら、台湾特許第1734405(B)号公報による試作品の人工ダイヤモンド生成機器の試験結果は、円偏光マイクロ波はプラズマボールの安定性を改善するものの、マイクロ波はまた、インピーダンス不整合に起因して反応チャンバの内側で複数回反射する傾向があり、マイクロ波供給源と反応チャンバの間の導波管内で複雑な反射定在波を増大させることを示している。複雑な反射定在波は、ダイヤモンド種晶の周囲でプラズマボールの安定性を徐々に害するので、人工ダイヤモンド生成の効率は低下する。 However, test results of a prototype synthetic diamond-growing device according to Taiwan Patent No. 1734405(B) show that although the circularly polarized microwave improves the stability of the plasma ball, the microwave also causes impedance mismatch. tend to reflect multiple times inside the reaction chamber, increasing complex reflected standing waves in the waveguide between the microwave source and the reaction chamber. Complicated reflected standing waves will gradually undermine the stability of the plasma ball around the diamond seed, thus reducing the efficiency of synthetic diamond production.

要するに、台湾特許第1734405(B)号公報で開示された人工ダイヤモンド生成機器は、人工ダイヤモンド生成の効率を理論上改善するが、あまりにも多くの無用のマイクロ波エネルギーが反応チャンバ内に蓄積されるので、実際の機器が作動しなくなる。 In short, the artificial diamond production equipment disclosed in Taiwan Patent No. 1734405(B) theoretically improves the efficiency of artificial diamond production, but too much useless microwave energy is accumulated in the reaction chamber. So the actual equipment stops working.

台湾特許第1734405(B)号公報Taiwan Patent No. 1734405(B)

本発明の主要な目的は、マイクロ波供給源と反応チャンバの間にある導波管の内側でマイクロ波が多数回反射しないようにする人工ダイヤモンドプラズマ生成機器を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is a primary object of the present invention to provide an artificial diamond plasma generation apparatus that avoids multiple reflections of microwaves inside the waveguide between the microwave source and the reaction chamber.

人工ダイヤモンドプラズマ生成機器は、反応チャンバ、マイクロ波放出モジュール、およびマイクロ波レンズを有する。反応チャンバは中空であり、マイクロ波窓およびダイヤモンド保持器を有する。マイクロ波窓は、外部のマイクロ波がマイクロ波窓を介して反応チャンバの中に移動できるように反応チャンバ上に配置される。ダイヤモンド保持器は反応チャンバ内に配置され、仮想上の焦点領域(an imaginary focus region)がダイヤモンド保持器上に画成される。マイクロ波放出モジュールは、反応チャンバの外側に配置され、反応チャンバのマイクロ波窓に向けて円偏光マイクロ波を放出する。マイクロ波放出モジュールは、直列接続された偏光管、誘導管、第1の導波管、および第1の直線偏光マイクロ波供給源を有する。マイクロ波放出モジュールは、第2の導波管および第1の整合負荷をさらに有する。偏光管は、円偏光開口部および直線偏光開口部を有する。円偏光開口部は、偏光管の端部上に配置され、反応チャンバのマイクロ波窓に対向する。直線偏光開口部は、偏光管の別の端部上に配置される。外部の直線偏光マイクロ波は、直線偏光開口部を介して偏光管に入るとき、円偏光マイクロ波に変換され、円偏光開口部を介して出て、外部の円偏光マイクロ波は、円偏光開口部を介して偏光管に入るとき、直線偏光マイクロ波に変換され、直線偏光開口部を介して出る。誘導管は主開口部、第1の開口部、および第2の開口部を有する。主開口部は誘導管の端部上に配置され、偏光管の直線偏光開口部に接続される。第2の開口部は、誘導管の側壁上に配置される。第2の開口部が対向する開口部方向は、第1の開口部が対向する開口部方向に非平行である。第1の導波管の端部は、誘導管の第1の開口部に接続され、第1の導波管の別の端部は、第1の直線偏光マイクロ波供給源に接続される。第1の直線偏光マイクロ波供給源は、直線偏光マイクロ波を発生させる。該直線偏光マイクロ波は、偏光管により円偏光マイクロ波に変換され、偏光管の円偏光開口部を介して反応チャンバのマイクロ波窓に向けて放出される。第2の導波管の端部は、誘導管の第2の開口部に接続される。第1の整合負荷は、第2の導波管に搭載される。マイクロ波レンズは、マイクロ波放出モジュールの偏光管の円偏光開口部と反応チャンバのダイヤモンド保持器の間に配置される。マイクロ波レンズは、マイクロ波放出モジュールにより放出された円偏光マイクロ波をダイヤモンド保持器の焦点領域に集束させる。 An artificial diamond plasma generation device has a reaction chamber, a microwave emission module, and a microwave lens. The reaction chamber is hollow and has a microwave window and a diamond retainer. A microwave window is positioned over the reaction chamber such that external microwaves can travel into the reaction chamber through the microwave window. A diamond retainer is placed in the reaction chamber and an imaginary focus region is defined on the diamond retainer. A microwave emission module is positioned outside the reaction chamber and emits circularly polarized microwaves toward a microwave window of the reaction chamber. The microwave emission module has a polarizer tube, a guide tube, a first waveguide, and a first linearly polarized microwave source connected in series. The microwave emission module further has a second waveguide and a first matched load. The polarizer has a circular polarization aperture and a linear polarization aperture. A circular polarizing aperture is positioned on the end of the polarizer tube, facing the microwave window of the reaction chamber. A linear polarization aperture is positioned on the other end of the polarizer. When the external linearly polarized microwaves enter the polarizing tube through the linearly polarized aperture, they are converted to circularly polarized microwaves and exit through the circularly polarized aperture, and the external circularly polarized microwaves are As it enters the polarizer through the opening, it is converted to linearly polarized microwaves and exits through the linearly polarized aperture. The guide tube has a main opening, a first opening, and a second opening. A main aperture is located on the end of the guide tube and connected to the linear polarization aperture of the polarizer tube. A second opening is located on the side wall of the guide tube. The opening direction facing the second opening is non-parallel to the opening direction facing the first opening. An end of the first waveguide is connected to a first opening in the guide tube and another end of the first waveguide is connected to a first linearly polarized microwave source. A first linearly polarized microwave source generates linearly polarized microwaves. The linearly polarized microwaves are converted into circularly polarized microwaves by the polarizing tube and emitted toward the microwave window of the reaction chamber through the circularly polarized aperture of the polarizing tube. The end of the second waveguide is connected to the second opening of the guide tube. A first matched load is mounted on the second waveguide. A microwave lens is positioned between the circular polarization aperture of the polarizer tube of the microwave emission module and the diamond retainer of the reaction chamber. A microwave lens focuses the circularly polarized microwaves emitted by the microwave emission module onto the focal region of the diamond retainer.

本発明の有利な点は、マイクロ波放出モジュールがその中に偏光管、誘導管、および第1の整合負荷を有することである。円偏光マイクロ波がインピーダンス不整合などの理由に起因して多数回反射するとき、反射された円偏光マイクロ波は、変質させられて直線偏光マイクロ波に戻り、次いで誘導管の第2の開口部を介して第1の整合負荷に移動し、最終的に第1の整合負荷により熱に変質させられることが可能である。 An advantage of the present invention is that the microwave emission module has therein a polarizer, a guide tube and a first matched load. When the circularly polarized microwaves are reflected many times due to reasons such as impedance mismatch, the reflected circularly polarized microwaves are transformed back into linearly polarized microwaves, and then through the second opening of the guide tube. through to the first matched load and finally transformed into heat by the first matched load.

その結果、本発明は、無用のマイクロ波エネルギーを反応チャンバの中から外に向けることにより、複雑な反射定在波が反応チャンバ内で形成できないようにし、それにより、ダイヤモンド種晶の周囲に安定したプラズマボールを維持し、人工ダイヤモンド生成の効率を改善する。 As a result, the present invention prevents complex reflected standing waves from forming within the reaction chamber by directing useless microwave energy out of the reaction chamber, thereby stabilizing the surrounding diamond seed crystals. maintain the plasma ball and improve the efficiency of synthetic diamond production.

具体的に言えば、第1の直線偏光マイクロ波供給源により放出された直線偏光マイクロ波は、誘導管を通して移動し、偏光管により円偏光マイクロ波に変質させられ、反応チャンバに入ってダイヤモンドを形成する。 Specifically, the linearly polarized microwaves emitted by the first linearly polarized microwave source travel through the guide tube, are transformed into circularly polarized microwaves by the polarizing tube, and enter the reaction chamber to produce diamond. Form.

反射された円偏光マイクロ波は、偏光管により直線偏光マイクロ波に再度変質させられるが、該直線偏光マイクロ波の電界は、2回変質させられた後、第1の直線偏光マイクロ波供給源により最初に放出された直線偏光マイクロ波の電界に垂直である。その結果、反射されたマイクロ波は、もはや第1の開口部を介して誘導管を出ることができず、台湾特許第1734405(B)号公報の通りにあまりにも多くの無用のマイクロ波エネルギーが反応チャンバ内になぜ蓄積するかを説明する。 The reflected circularly polarized microwaves are again transformed into linearly polarized microwaves by the polarizer, and the electric field of the linearly polarized microwaves is transformed twice before being transformed by the first linearly polarized microwave source. perpendicular to the electric field of the originally emitted linearly polarized microwave. As a result, the reflected microwaves can no longer exit the guide tube through the first opening, resulting in too much useless microwave energy as per Taiwan Patent No. 1734405(B). Explain why it accumulates in the reaction chamber.

他方で、本発明での誘導管は、第1の開口部に非平行の第2の開口部を有し、これによって、反射されたマイクロ波エネルギーは、第2の開口部を介して誘導管を出ることが可能になる。その結果、無用のマイクロ波エネルギーは、反応チャンバの中から外に向けられる。 On the other hand, the guide tube in the present invention has a second opening non-parallel to the first opening, whereby the reflected microwave energy is directed through the second opening into the guide tube. be able to exit As a result, unwanted microwave energy is directed out of the reaction chamber.

本発明による人工ダイヤモンドプラズマ生成機器の透視図である。1 is a perspective view of an artificial diamond plasma generation device according to the present invention; FIG. 図1の人工ダイヤモンドプラズマ生成機器の分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the artificial diamond plasma generation device of FIG. 1; 図1の人工ダイヤモンドプラズマ生成機器の一部の断面透視図である。2 is a cross-sectional perspective view of a portion of the artificial diamond plasma generation apparatus of FIG. 1; FIG. 図1の人工ダイヤモンドプラズマ生成機器の拡大した長手方向断面図である。2 is an enlarged longitudinal cross-sectional view of the artificial diamond plasma generation device of FIG. 1; FIG. 図1の人工ダイヤモンドプラズマ生成機器の拡大した横断面図である。2 is an enlarged cross-sectional view of the artificial diamond plasma generation device of FIG. 1; FIG. 本発明による人工ダイヤモンドプラズマ生成機器の別の実施形態の透視図である。FIG. 4 is a perspective view of another embodiment of an artificial diamond plasma generation device according to the present invention; 図6の人工ダイヤモンドプラズマ生成機器の分解斜視図である。FIG. 7 is an exploded perspective view of the artificial diamond plasma generation device of FIG. 6; 図6の人工ダイヤモンドプラズマ生成機器の拡大した長手方向断面図である。7 is an enlarged longitudinal cross-sectional view of the artificial diamond plasma generation device of FIG. 6; FIG. 図8で線9-9をわたり得られた人工ダイヤモンドプラズマ生成機器の拡大横断面図である。Figure 9 is an enlarged cross-sectional view of the artificial diamond plasma generating device taken across line 9-9 in Figure 8;

図1、図2、および図4を参照する。本発明による人工ダイヤモンドプラズマ生成機器は、反応チャンバ10、マイクロ波放出モジュール、およびマイクロ波レンズ13を備える。 Please refer to FIGS. 1, 2 and 4. FIG. The artificial diamond plasma generation equipment according to the invention comprises a reaction chamber 10 , a microwave emission module and a microwave lens 13 .

反応チャンバ10は中空であり、マイクロ波窓11およびダイヤモンド保持器12を有する。マイクロ波窓11は、マイクロ波透過性であり、外側のマイクロ波がマイクロ波窓11を介して反応チャンバ10の中に移動できるように反応チャンバ10上に配置される。正確に言うと、マイクロ波窓11は、反応チャンバ10のケーシング上に配置される。ダイヤモンド保持器12は、反応チャンバ10内に配置される。仮想上の焦点領域121は、ダイヤモンド保持器12の最上部表面上に画成される。 Reaction chamber 10 is hollow and has microwave window 11 and diamond retainer 12 . The microwave window 11 is microwave transparent and is positioned above the reaction chamber 10 such that external microwaves can travel into the reaction chamber 10 through the microwave window 11 . Rather, microwave window 11 is arranged on the casing of reaction chamber 10 . A diamond retainer 12 is positioned within the reaction chamber 10 . A virtual focal region 121 is defined on the top surface of the diamond retainer 12 .

マイクロ波放出モジュールは、反応チャンバ10の外側に配置され、反応チャンバ10のマイクロ波窓11に向けて円偏光マイクロ波を放出する。マイクロ波放出モジュールは、偏光管21、誘導管22、第1の導波管31、第1の直線偏光マイクロ波供給源32、第2の導波管41、および第1の整合負荷43を有し、好ましい実施形態では、マイクロ波放出モジュールは、長方形-円管23、接続スリーブ24、第2の直線偏光マイクロ波供給源42、および第2の整合負荷33をさらに有する。偏光管21、誘導管22、第1の導波管31、および第1の直線偏光マイクロ波供給源32は、マイクロ波移動経路に沿って直列に接続される。 The microwave emission module is placed outside the reaction chamber 10 and emits circularly polarized microwaves towards the microwave window 11 of the reaction chamber 10 . The microwave emission module has a polarizing tube 21 , a guiding tube 22 , a first waveguide 31 , a first linearly polarized microwave source 32 , a second waveguide 41 and a first matched load 43 . However, in a preferred embodiment, the microwave emission module further comprises a rectangular-circular tube 23 , a connecting sleeve 24 , a second linearly polarized microwave source 42 and a second matched load 33 . A polarizing tube 21, a guiding tube 22, a first waveguide 31, and a first linearly polarized microwave source 32 are connected in series along the microwave travel path.

好ましい実施形態では、マイクロ波放出モジュールは、重ね合わせ組立体20、第1のマイクロ波組立体30、および第2のマイクロ波組立体40を有し、第1のマイクロ波組立体30および第2のマイクロ波組立体40は、重ね合わせ組立体20に向けて直線偏光マイクロ波を放出し、次いで該2つのマイクロ波組立体からの直線偏光マイクロ波は、重ね合わせ組立体20内で重ね合わされ、次いで一緒に反応チャンバ10の中に移動する。 In a preferred embodiment, the microwave emission module has a stacked assembly 20, a first microwave assembly 30, and a second microwave assembly 40, wherein the first microwave assembly 30 and the second emits linearly polarized microwaves towards the superimposed assembly 20, and then the linearly polarized microwaves from the two microwave assemblies are superimposed within the superimposed assembly 20, They then move together into the reaction chamber 10 .

図2~図4を参照する。重ね合わせ組立体20は、偏光管21、誘導管22、長方形-円管23、および接続スリーブ24を含む。第1のマイクロ波組立体30は、第1の導波管31、第1の直線偏光マイクロ波供給源32、および第2の整合負荷33を含む。第2のマイクロ波組立体40は、第2の導波管41、第2の直線偏光マイクロ波供給源42、および第1の整合負荷43を含む。 Please refer to FIGS. The superimposed assembly 20 includes a polarizer tube 21, a guide tube 22, a rectangular-circular tube 23, and a connecting sleeve 24. FIG. A first microwave assembly 30 includes a first waveguide 31 , a first linearly polarized microwave source 32 and a second matched load 33 . A second microwave assembly 40 includes a second waveguide 41 , a second linearly polarized microwave source 42 and a first matched load 43 .

円偏光開口部211および直線偏光開口部212は、それぞれ偏光管21の対応する端部上に配置される。好ましい実施形態では、円偏光開口部211は(図4を参照すると)偏光管21の下端部上に配置され、反応チャンバ10のマイクロ波レンズ13およびマイクロ波窓11に面し、一方では、直線偏光開口部212は、偏光管21の上端部上に配置される。 Circular polarization aperture 211 and linear polarization aperture 212 are positioned on corresponding ends of polarizer tube 21, respectively. In a preferred embodiment, the circular polarization aperture 211 (see FIG. 4) is positioned above the lower end of the polarizer 21 and faces the microwave lens 13 and microwave window 11 of the reaction chamber 10, while the linear polarization aperture 211 A polarizing aperture 212 is located on the upper end of the polarizing tube 21 .

偏光管21は、マイクロ波の移動方向に応じて、直線偏光マイクロ波を円偏光マイクロ波に変換するように、または円偏光マイクロ波を直線偏光マイクロ波に変換するように構成される。 The polarizer 21 is configured to convert linearly polarized microwaves into circularly polarized microwaves or circularly polarized microwaves into linearly polarized microwaves, depending on the direction of travel of the microwaves.

具体的に言えば、外部の直線偏光マイクロ波は、直線偏光開口部212から偏光管21に入るとき、円偏光マイクロ波に変換され、円偏光開口部211を介して偏光管21を出る。外部の円偏光マイクロ波が円偏光開口部211から偏光管21に入るとき、該円偏光マイクロ波は、直線偏光マイクロ波に変換され、直線偏光開口部212を介して偏光管21を出る。 Specifically, the external linearly polarized microwaves are converted to circularly polarized microwaves as they enter the polarizing tube 21 through the linearly polarizing aperture 212 and exit the polarizing tube 21 through the circularly polarizing aperture 211 . When external circularly polarized microwaves enter the polarizing tube 21 through the circularly polarized aperture 211 , the circularly polarized microwaves are converted to linearly polarized microwaves and exit the polarizing tube 21 through the linearly polarized aperture 212 .

図3~図5を参照する。誘導管22は、主開口部221、第1の開口部222、および第2の開口部223を有する。好ましい実施形態では、第1の開口部222および主開口部221は、誘導管22上で反対側に配置される。正確に言うと、主開口部221は、誘導管22の下端部上に配置され、一方では、第1の開口部222は、誘導管22の上端部上に配置される。主開口部221は、偏光管21の直線偏光開口部212に接続され、第2の開口部223は、誘導管22の側壁上に配置される。すなわち、第2の開口部223が対向する開口部方向は、第1の開口部222が対向する開口部方向に非平行である。 Please refer to FIGS. Guide tube 22 has a main opening 221 , a first opening 222 and a second opening 223 . In a preferred embodiment, the first opening 222 and the main opening 221 are positioned on opposite sides of the guide tube 22 . Precisely speaking, the main opening 221 is arranged on the lower end of the guide tube 22 , while the first opening 222 is arranged on the upper end of the guide tube 22 . The main opening 221 is connected to the linear polarization opening 212 of the polarizing tube 21 and the second opening 223 is located on the side wall of the guiding tube 22 . That is, the opening direction in which the second opening 223 faces is non-parallel to the opening direction in which the first opening 222 faces.

正確に言うと、第1の開口部222が対向する開口部方向は、第2の開口部223が対向する開口部方向に垂直である。誘導管22は好ましくは、主開口部221および第1の開口部222が円形であるように横断面が円形である。 To be precise, the opening direction facing the first opening 222 is perpendicular to the opening direction facing the second opening 223 . The guide tube 22 is preferably circular in cross-section so that the main opening 221 and the first opening 222 are circular.

長方形-円管23は、誘導管22の上方に配置され、第1の開口部222に接続される。長方形-円管23の内側表面の横断面は、長方形開口部231が長方形-円管23の端部上に形成され、一方では、円形開口部232が長方形-円管23の別の端部上に形成されるように、長方形から円形に徐々に変形する。 A rectangular-circular tube 23 is placed above the guide tube 22 and connected to the first opening 222 . The cross section of the inner surface of the rectangular-circular tube 23 is such that a rectangular opening 231 is formed on one end of the rectangular-circular tube 23 while a circular opening 232 is formed on another end of the rectangular-circular tube 23. It gradually transforms from a rectangle to a circle, as formed in the

接続スリーブ24は、誘導管22の周囲に位置する。変換孔241は、接続スリーブ24内に形成され、接続スリーブ24の外側表面および内側表面を接続する。変換孔241は、好ましくは細長く、上方および下方に延在する。 A connecting sleeve 24 is positioned around the guide tube 22 . A conversion hole 241 is formed in the connecting sleeve 24 and connects the outer surface and the inner surface of the connecting sleeve 24 . Conversion aperture 241 is preferably elongated and extends upwardly and downwardly.

接続スリーブ24の内側表面内に形成された変換孔241の開口部は、誘導管22の第2の開口部223に接続され、変換孔241の幅は、第2の開口部223に向けて徐々に低減する。好ましい実施形態では、変換孔により画成された2つの反対側の壁は、変換孔の幅が第2の開口部223に向けて徐々に低減するように階段状である。 The opening of the conversion hole 241 formed in the inner surface of the connecting sleeve 24 is connected to the second opening 223 of the guide tube 22, and the width of the conversion hole 241 gradually decreases toward the second opening 223. to In a preferred embodiment, the two opposite walls defined by the conversion hole are stepped such that the width of the conversion hole gradually decreases towards the second opening 223 .

好ましい実施形態では、接続スリーブ24および誘導管22は一体に形成され、別の好ましい実施形態では、接続スリーブ24は、誘導管22から分離された管であり、溶接などの手段により誘導管22の周囲に搭載される。 In a preferred embodiment, connecting sleeve 24 and guide tube 22 are integrally formed; in another preferred embodiment, connecting sleeve 24 is a tube separate from guide tube 22 and attached to guide tube 22 by means such as welding. mounted around.

図2~図4を参照する。第1の導波管31は、好ましくは横断面が長方形である。第1の導波管31の一方の端部は、第1の導波管31が長方形-円管23を介して誘導管22に接続されるように、長方形-円管23の長方形開口部231に接続される。第1の導波管31の別の端部は、第1の直線偏光マイクロ波供給源32に接続される。 Please refer to FIGS. The first waveguide 31 is preferably rectangular in cross section. One end of the first waveguide 31 is connected to the rectangular opening 231 of the rectangular-circular tube 23 so that the first waveguide 31 is connected to the guide tube 22 via the rectangular-circular tube 23 . connected to Another end of the first waveguide 31 is connected to a first linearly polarized microwave source 32 .

第1の直線偏光マイクロ波供給源32は、TE10直線偏光マイクロ波81を発生させる。TE10直線偏光マイクロ波81は、長方形-円管23、誘導管22、および偏光管21を通して移動した後、偏光管21によりTE11円偏光マイクロ波83に変換される。TE11円偏光マイクロ波83は、円偏光開口部211を介して偏光管21を出て、反応チャンバ10のマイクロ波窓11に向けて放出される。 A first linearly polarized microwave source 32 generates TE10 linearly polarized microwaves 81 . The TE10 linearly polarized microwave 81 travels through the rectangular-circular tube 23 , the guide tube 22 and the polarizing tube 21 , and is converted by the polarizing tube 21 into a TE11 circularly polarized microwave 83 . TE11 circularly polarized microwaves 83 exit polarizer 21 through circularly polarized aperture 211 toward microwave window 11 of reaction chamber 10 .

第2の整合負荷33は、第1の導波管31に搭載される。正確に言えば、第1の導波管31にサーキュレータ34が搭載される。第1の直線偏光マイクロ波供給源32に向けて第1の導波管31内で逆に移動するマイクロ波が存在するとき、サーキュレータ34は、マイクロ波が熱に変換される第2の整合負荷33に該逆に移動するマイクロ波を向け、これにより、逆に移動するマイクロ波から第1の直線偏光マイクロ波供給源32を保護し、機器内の無用なマイクロ波を除去する。 A second matched load 33 is mounted on the first waveguide 31 . More precisely, a circulator 34 is mounted on the first waveguide 31 . When microwaves are present traveling back in the first waveguide 31 toward the first linearly polarized microwave source 32, the circulator 34 provides a second matched load where the microwaves are converted to heat. 33, which protects the first linearly polarized microwave source 32 from the reverse traveling microwaves and eliminates unwanted microwaves within the instrument.

第1の導波管31内で逆に移動するマイクロ波は、第2の直線偏光マイクロ波供給源42により発生させられ、反応チャンバ10により反射され、偏光管21、誘導管22、および長方形-円管23を通して移動し、最終的に第1の導波管31内で第1の直線偏光マイクロ波供給源32に向けて移動する、後述のマイクロ波である。 Microwaves traveling backwards in the first waveguide 31 are generated by a second linearly polarized microwave source 42 and reflected by the reaction chamber 10, polarizing tube 21, guiding tube 22, and rectangular- It is the microwaves described below that travel through the circular tube 23 and finally travel in the first waveguide 31 towards the first linearly polarized microwave source 32 .

第2の導波管41は、好ましくは横断面が長方形である。第2の導波管41の一方の端部は、第2の導波管41が接続スリーブ24を介して誘導管22の第2の開口部223に接続されるように、接続スリーブ24の外側表面内に形成された変換孔241の開口部に接続される。第2の導波管41の別の端部は、第2の直線偏光マイクロ波供給源42に接続される。 The second waveguide 41 is preferably rectangular in cross section. One end of the second waveguide 41 is outside the connecting sleeve 24 such that the second waveguide 41 is connected to the second opening 223 of the guide tube 22 via the connecting sleeve 24 . It is connected to the opening of the conversion hole 241 formed in the surface. Another end of the second waveguide 41 is connected to a second linearly polarized microwave source 42 .

第2の直線偏光マイクロ波供給源42は、TE10直線偏光マイクロ波91を発生させる。TE10直線偏光マイクロ波91は、長方形-円管23、誘導管22、および偏光管21を通して移動した後、偏光管21によりTE11円偏光マイクロ波93に変換される。TE11円偏光マイクロ波93は、円偏光開口部211を介して偏光管21を出て、反応チャンバ10のマイクロ波窓11に向けて放出される。別の好ましい実施形態では、第2の直線偏光マイクロ波供給源42は省略される。 A second linearly polarized microwave source 42 generates TE10 linearly polarized microwaves 91 . The TE10 linearly polarized microwave 91 travels through the rectangular-circular tube 23 , the guide tube 22 and the polarizing tube 21 before being converted by the polarizing tube 21 into a TE11 circularly polarized microwave 93 . TE11 circularly polarized microwaves 93 exit polarizer 21 through circularly polarized aperture 211 toward microwave window 11 of reaction chamber 10 . In another preferred embodiment, the second linearly polarized microwave source 42 is omitted.

第1の整合負荷43は、第2の導波管41に搭載される。正確に言えば、第2の導波管41にサーキュレータ44が搭載される。第2の直線偏光マイクロ波供給源42に向けて第2の導波管41内で逆に移動するマイクロ波が存在するとき、サーキュレータ44は、マイクロ波が熱に変換される第1の整合負荷43に該逆に移動するマイクロ波を向け、これにより、逆に移動するマイクロ波から第2の直線偏光マイクロ波供給源42を保護し、機器内の無用なマイクロ波を除去する。 A first matched load 43 is mounted on the second waveguide 41 . More precisely, a circulator 44 is mounted on the second waveguide 41 . When microwaves are present traveling back in the second waveguide 41 towards the second linearly polarized microwave source 42, the circulator 44 provides a first matched load where the microwaves are converted to heat. 43 to direct the reverse traveling microwaves, thereby protecting the second linearly polarized microwave source 42 from the reverse traveling microwaves and eliminating unwanted microwaves within the instrument.

第2の導波管41内で逆に移動するマイクロ波は、第1の直線偏光マイクロ波供給源32により発生させられ、反応チャンバ10により反射され、偏光管21、誘導管22を通して移動し、最終的に第2の導波管41を介して第2の直線偏光マイクロ波供給源42に向けて移動する、後述のマイクロ波である。
第1の直線偏光マイクロ波供給源32により発生させられたマイクロ波は、その電界の方向に起因して反応チャンバ10により反射された後、長方形-円管23を通して逆に移動できず、むしろ第2の直線偏光マイクロ波供給源42に向けて逆に移動する。
microwaves traveling backwards in the second waveguide 41 are generated by the first linearly polarized microwave source 32, reflected by the reaction chamber 10, traveling through the polarizing tube 21, the guiding tube 22, It is the microwaves described below that ultimately travel through a second waveguide 41 toward a second linearly polarized microwave source 42 .
The microwaves generated by the first linearly polarized microwave source 32 cannot travel back through the rectangular-circular tube 23 after being reflected by the reaction chamber 10 due to the direction of its electric field, but rather 2 linearly polarized microwave sources 42 .

第1の導波管31内で逆に移動するマイクロ波は、第2の直線偏光マイクロ波供給源42により発生させられ、反応チャンバ10により反射され、偏光管21、誘導管22、および長方形-円管23を通して移動し、最終的に第1の導波管31内で第1の直線偏光マイクロ波供給源32に向けて移動する、後述のマイクロ波である。 Microwaves traveling backwards in the first waveguide 31 are generated by a second linearly polarized microwave source 42 and reflected by the reaction chamber 10, polarizing tube 21, guiding tube 22, and rectangular- It is the microwaves described below that travel through the circular tube 23 and finally travel in the first waveguide 31 towards the first linearly polarized microwave source 32 .

マイクロ波レンズ13は、マイクロ波放出モジュールの偏光管21の円偏光開口部211と反応チャンバ10のダイヤモンド保持器12の間に配置される。マイクロ波レンズ13は、マイクロ波放出モジュールにより放出された円偏光マイクロ波をダイヤモンド保持器12の焦点領域121に集束させる。 The microwave lens 13 is positioned between the circular polarization aperture 211 of the polarizer 21 of the microwave emission module and the diamond retainer 12 of the reaction chamber 10 . The microwave lens 13 focuses the circularly polarized microwaves emitted by the microwave emission module onto the focal region 121 of the diamond retainer 12 .

好ましい実施形態では、マイクロ波レンズ13は反応チャンバ10の外側に配置され、円偏光開口部211と反応チャンバ10のマイクロ波窓11の間に配置される。マイクロ波レンズ13は、好ましくは誘電体凸レンズである。別の好ましい実施形態では、人工ダイヤモンドプラズマ生成機器は、マイクロ波集束効率を改善する追加の凸レンズおよび/または凹レンズを有する。 In a preferred embodiment, the microwave lens 13 is positioned outside the reaction chamber 10 and positioned between the circular polarization aperture 211 and the microwave window 11 of the reaction chamber 10 . Microwave lens 13 is preferably a dielectric convex lens. In another preferred embodiment, the artificial diamond plasma generation device has additional convex and/or concave lenses to improve microwave focusing efficiency.

本発明を使用するために、ダイヤモンド保持器12の焦点領域121内にダイヤモンド種晶Aを置く。第1の直線偏光マイクロ波供給源32は、第1の導波管31内にTE10直線偏光マイクロ波81を発生させる。TE10直線偏光マイクロ波81は、長方形-円管23を通して移動して誘導管22の中に入った後、TE11直線偏光マイクロ波82に変換される。 To use the present invention, diamond seed crystal A is placed within focal region 121 of diamond retainer 12 . A first linearly polarized microwave source 32 generates TE10 linearly polarized microwaves 81 in the first waveguide 31 . TE10 linearly polarized microwaves 81 are converted to TE11 linearly polarized microwaves 82 after traveling through rectangular-circular tube 23 and into guide tube 22 .

一方では、第2の直線偏光マイクロ波供給源42は、第2の導波管41内にTE10直線偏光マイクロ波91を発生させる。TE10直線偏光マイクロ波91は、接続スリーブ24の変換孔241を通して移動して誘導管22の中に入った後、TE11直線偏光マイクロ波92に変換される。 On the one hand, the second linearly polarized microwave source 42 generates TE10 linearly polarized microwaves 91 in the second waveguide 41 . The TE10 linearly polarized microwaves 91 are converted into TE11 linearly polarized microwaves 92 after traveling through the conversion hole 241 of the connecting sleeve 24 and into the guide tube 22 .

最後に、第1の直線偏光マイクロ波供給源32に由来するTE11直線偏光マイクロ波82および第2の直線偏光マイクロ波供給源42に由来するTE11直線偏光マイクロ波92は、両方とも偏光管21を通して下方に移動し、偏光管21に入る。
次いで、TE11直線偏光マイクロ波82およびTE11直線偏光マイクロ波92は、偏光管21によりそれぞれTE11円偏光マイクロ波83およびTE11円偏光マイクロ波93に変換され、マイクロ波レンズ13により集束し、マイクロ波窓11を通して移動し、焦点領域121内で集束して人工ダイヤモンドを作り出す。
Finally, the TE11 linearly polarized microwaves 82 originating from the first linearly polarized microwave source 32 and the TE11 linearly polarized microwaves 92 originating from the second linearly polarized microwave source 42 are both directed through the polarizer 21 to It moves downwards and enters the polarizing tube 21 .
The TE11 linearly polarized microwaves 82 and TE11 linearly polarized microwaves 92 are then converted into TE11 circularly polarized microwaves 83 and TE11 circularly polarized microwaves 93 respectively by the polarizing tube 21, focused by the microwave lens 13, and passed through the microwave window. 11 and focused within the focal region 121 to create an artificial diamond.

TE11円偏光マイクロ波83およびTE11円偏光マイクロ波93が反応チャンバ10内で反射されたとき、第1の直線偏光マイクロ波供給源32に由来する反射されたマイクロ波は、第2の開口部223を介して第2の導波管41に入り、結局は第1の整合負荷43により熱に変換される。一方では、第2の直線偏光マイクロ波供給源42に由来する反射されたマイクロ波は、第1の開口部222を介して第1の導波管31に入り、結局は第2の整合負荷33により熱に変換される。詳細な過程について、以下に説明する。 When the TE11 circularly polarized microwaves 83 and TE11 circularly polarized microwaves 93 are reflected within the reaction chamber 10 , the reflected microwaves originating from the first linearly polarized microwave source 32 are reflected through the second opening 223 . enters the second waveguide 41 via and is eventually converted to heat by the first matched load 43 . On the one hand, reflected microwaves originating from the second linearly polarized microwave source 42 enter the first waveguide 31 through the first opening 222 and eventually the second matched load 33 converted to heat by A detailed process is described below.

第1の直線偏光マイクロ波供給源32に由来するTE11円偏光マイクロ波83が反射されたとき、反射されたTE11円偏光マイクロ波83は、偏光管21を通して上方に移動し、誘導管22内でTE11直線偏光マイクロ波82’に変換される。しかしながら、TE11直線偏光マイクロ波82’は、その電界が偏光管21により2回変換された後、TE11直線偏光マイクロ波82の電界に垂直であるので、第1の開口部222を介して第1の導波管31に入ることが不可能であり、むしろTE11直線偏光マイクロ波82’は、第2の開口部223を介して第2の導波管41に入り、第1の整合負荷43により熱に変換される。 When the TE11 circularly polarized microwaves 83 originating from the first linearly polarized microwave source 32 are reflected, the reflected TE11 circularly polarized microwaves 83 travel upward through the polarizing tube 21 and within the guide tube 22 converted to TE11 linearly polarized microwaves 82'. However, the TE11 linearly polarized microwave 82 ′ is perpendicular to the electric field of the TE11 linearly polarized microwave 82 after its electric field has been converted twice by the polarizing tube 21 , so that the TE11 linearly polarized microwave 82 ′ passes through the first opening 222 to the first rather, the TE11 linearly polarized microwaves 82' enter the second waveguide 41 through the second opening 223 and through the first matched load 43 converted to heat.

TE11円偏光マイクロ波83に類似して、TE11円偏光マイクロ波93が反射されたとき、反射されたTE11円偏光マイクロ波93は、偏光管21を通して上方に移動し、誘導管22内でTE11直線偏光マイクロ波92’に変換される。TE11直線偏光マイクロ波92’は、第2の導波管41に入ることが不可能であるが、第1の導波管31に入って、第2の整合負荷33により熱に変換されることが可能である。 Similar to the TE11 circularly polarized microwaves 83, when the TE11 circularly polarized microwaves 93 are reflected, the reflected TE11 circularly polarized microwaves 93 travel upward through the polarizing tube 21, and within the guide tube 22, the TE11 linear converted into polarized microwaves 92'. The TE11 linearly polarized microwave 92 ′ cannot enter the second waveguide 41 but enters the first waveguide 31 and is converted to heat by the second matched load 33 . is possible.

本発明の別の有利な点は、直線偏光マイクロ波を円偏光マイクロ波に変換することにより、円偏光マイクロ波の電界分布が反応チャンバ10内でより均一に分布することである。
本発明は、第1の直線偏光マイクロ波供給源32および第2の直線偏光マイクロ波供給源42に由来する円偏光マイクロ波を重ね合わせて、マイクロ波電力を増大させ、それによりダイヤモンド保持器12上の人工ダイヤモンドの成長速度を増大させることが可能である。
Another advantage of the present invention is that by converting linearly polarized microwaves to circularly polarized microwaves, the electric field distribution of the circularly polarized microwaves is more uniformly distributed within the reaction chamber 10 .
The present invention superimposes circularly polarized microwaves from a first linearly polarized microwave source 32 and a second linearly polarized microwave source 42 to increase the microwave power, thereby increasing the power of the diamond retainer 12. It is possible to increase the growth rate of the artificial diamond above.

図6~図9を参照する。本発明の第2の実施形態は、上述の第1の実施形態と実質的に同じであるが、違いは、誘導管22Aの第1の開口部222Aが誘導管22Aの側壁上に位置することである。さらに、接続スリーブ24Aは、第1の変換孔241Aおよび第2の変換孔241Aである2つの変換孔241Aを有する。 Please refer to FIGS. A second embodiment of the present invention is substantially the same as the first embodiment described above, with the difference that the first opening 222A of the guide tube 22A is located on the side wall of the guide tube 22A. is. Further, the connecting sleeve 24A has two conversion holes 241A, a first conversion hole 241A and a second conversion hole 241A.

第1の変換孔241Aの2つの反対側の開口部の一方は、誘導管22Aの第1の開口部222Aに接続され、第1の変換孔241Aの2つの反対側の開口部の他方は、第1の導波管31Aに接続される。第1の変換孔241Aの幅は、第1の開口部222Aに向けて徐々に低減する。 One of the two opposite openings of the first conversion hole 241A is connected to the first opening 222A of the guide tube 22A, and the other of the two opposite openings of the first conversion hole 241A is It is connected to the first waveguide 31A. The width of the first conversion hole 241A gradually decreases toward the first opening 222A.

第2の変換孔241Aの2つの反対側の開口部の一方は、誘導管22Aの第2の開口部223Aに接続され、第2の変換孔241Aの2つの反対側の開口部の他方は、第2の導波管41Aに接続される。第2の変換孔241Aの幅は、第2の開口部223Aに向けて徐々に低減する。 One of the two opposite openings of the second conversion hole 241A is connected to the second opening 223A of the guide tube 22A, and the other of the two opposite openings of the second conversion hole 241A is It is connected to the second waveguide 41A. The width of the second conversion hole 241A gradually decreases toward the second opening 223A.

要するに、偏光管21、誘導管22、および第1の整合負荷43を有することにより、第1の直線偏光マイクロ波供給源32に由来するTE11円偏光マイクロ波83がインピーダンス不整合などの理由に起因して反応チャンバ10内で反射されたとき、反射された円偏光マイクロ波は変換されてTE11直線偏光マイクロ波82’に戻り、次いで誘導管22の第2の開口部223を介して第1の整合負荷に移動し、最終的に第1の整合負荷43により熱に変換されることが可能である。 In short, by having the polarizer tube 21, the guide tube 22, and the first matched load 43, the TE11 circularly polarized microwaves 83 originating from the first linearly polarized microwave source 32 are not caused by reasons such as impedance mismatches. and reflected within the reaction chamber 10, the reflected circularly polarized microwaves are converted back into TE11 linearly polarized microwaves 82' and then through the second opening 223 of the guide tube 22 into the first It can travel to a matched load and eventually be converted to heat by a first matched load 43 .

その結果、本発明は、反応チャンバ10の中から外に無用なマイクロ波エネルギーを向けることにより、複雑な反射定在波が反応チャンバ10内で形成しないようにし、それによりダイヤモンド種晶Aの周囲で安定したプラズマボールを維持し、人工ダイヤモンド生成の効率を改善する。 As a result, the present invention prevents complex reflected standing waves from forming within the reaction chamber 10 by directing unwanted microwave energy out of the reaction chamber 10, thereby to maintain a stable plasma ball and improve the efficiency of artificial diamond production.

Claims (10)

中空な反応チャンバであって、マイクロ波窓であって、外部のマイクロ波が前記マイクロ波窓を介して前記反応チャンバの中に移動できるように、前記反応チャンバ上に配置されたマイクロ波窓、前記反応チャンバ内に配置されたダイヤモンド保持器であって、仮想上の焦点領域が前記ダイヤモンド保持器上に画成されたダイヤモンド保持器、を有する反応チャンバと、
前記反応チャンバの外側に配置され、前記反応チャンバの前記マイクロ波窓に向けて円偏光マイクロ波を放出し、直列に接続された偏光管、誘導管、第1の導波管、および第1の直線偏光マイクロ波供給源を有し、第2の導波管および第1の整合負荷をさらに有するマイクロ波放出モジュールと、を備え、
前記偏光管は、前記偏光管の端部上に配置され、前記反応チャンバの前記マイクロ波窓に対向する円偏光開口部、および前記偏光管の別の端部上に配置された直線偏光開口部、を有し、
外部の直線偏光マイクロ波は、前記直線偏光開口部を介して前記偏光管に入るとき、円偏光マイクロ波に変換され、前記円偏光開口部を介して出て、外部の円偏光マイクロ波は、前記円偏光開口部を介して前記偏光管に入るとき、直線偏光マイクロ波に変換され、前記直線偏光開口部を介して出て、
前記誘導管は、前記誘導管の端部上に配置され、前記偏光管の前記直線偏光開口部に接続された主開口部、第1の開口部、および前記誘導管の側壁上に配置された第2の開口部であって、前記第2の開口部が対向する開口部方向は、前記第1の開口部が対向する開口部方向に非平行の第2の開口部、を有し、
前記第1の導波管の端部は、前記誘導管の前記第1の開口部に接続され、前記第1の導波管の別の端部は、前記第1の直線偏光マイクロ波供給源に接続され、
前記直線偏光マイクロ波供給源は、直線偏光マイクロ波を発生させ、前記直線偏光マイクロ波は、前記偏光管により円偏光マイクロ波に変換され、前記偏光管の前記円偏光開口部を介して前記反応チャンバの前記マイクロ波窓に向けて放出され、
前記第2の導波管の端部は、前記誘導管の前記第2の開口部に接続され、
前記第1の整合負荷は、前記第2の導波管に搭載され、
マイクロ波レンズは、前記マイクロ波放出モジュールの前記偏光管の前記円偏光開口部と前記反応チャンバの前記ダイヤモンド保持器の間に配置され、前記マイクロ波放出モジュールにより放出された前記円偏光マイクロ波を前記ダイヤモンド保持器の焦点モジュールに集束させることを特徴とする、
人工ダイヤモンドプラズマ生成機器。
a hollow reaction chamber, a microwave window positioned over said reaction chamber such that external microwaves can travel into said reaction chamber through said microwave window; a reaction chamber having a diamond retainer disposed within the reaction chamber, the diamond retainer having an imaginary focal region defined on the diamond retainer;
a polarizing tube, a guiding tube, a first waveguide, and a first polarizing tube, a guiding tube, a first waveguide, and a first polarizing tube, disposed outside the reaction chamber and emitting circularly polarized microwaves toward the microwave window of the reaction chamber; a microwave emission module having a linearly polarized microwave source and further having a second waveguide and a first matched load;
The polarizer is positioned on one end of the polarizer, with a circular polarization aperture facing the microwave window of the reaction chamber, and a linear polarization aperture positioned on another end of the polarizer. , has
External linearly polarized microwaves are converted to circularly polarized microwaves as they enter the polarizer tube through the linearly polarized aperture and exit through the circularly polarized aperture, wherein the external circularly polarized microwaves are converted to linearly polarized microwaves as it enters the polarizer tube through the circularly polarized aperture and exits through the linearly polarized aperture;
The guide tube was disposed on the end of the guide tube, a main opening connected to the linear polarization opening of the polarizer tube, a first opening, and a side wall of the guide tube. a second opening, wherein the opening direction facing the second opening is non-parallel to the opening direction facing the first opening;
An end of the first waveguide is connected to the first opening of the guide tube and another end of the first waveguide is connected to the first linearly polarized microwave source. connected to
The linearly polarized microwave source generates linearly polarized microwaves, the linearly polarized microwaves are converted to circularly polarized microwaves by the polarizing tube, and the reaction occurs through the circularly polarized aperture of the polarizing tube. emitted toward the microwave window of the chamber;
the end of the second waveguide is connected to the second opening of the guide tube;
the first matched load mounted on the second waveguide;
A microwave lens is disposed between the circularly polarized aperture of the polarizing tube of the microwave emission module and the diamond retainer of the reaction chamber to receive the circularly polarized microwaves emitted by the microwave emission module. focused on the focus module of the diamond retainer,
Artificial diamond plasma generator.
前記マイクロ波放出モジュールは、前記第2の導波管の別の端部に搭載され、直線偏光マイクロ波を発生させる第2の直線偏光マイクロ波発生源であって、前記直線偏光マイクロ波は、前記偏光管により円偏光マイクロ波に変換され、前記偏光管の前記円偏光開口部を介して前記反応チャンバの前記マイクロ波窓に向けて放出される第2の直線偏光マイクロ波発生源と、前記第1の導波管に搭載された第2の整合負荷と、を有することを特徴とする、請求項1に記載の人工ダイヤモンドプラズマ生成機器。 The microwave emission module is mounted at another end of the second waveguide and is a second linearly polarized microwave source for generating linearly polarized microwaves, the linearly polarized microwaves comprising: a second linearly polarized microwave source that is converted into circularly polarized microwaves by the polarizing tube and emitted toward the microwave window of the reaction chamber through the circularly polarized opening of the polarizing tube; and a second matched load mounted on the first waveguide. 前記マイクロ波放出モジュールの前記誘導管は、横断面が円形であり、前記マイクロ波放出モジュールの前記第1の導波管および前記第2の導波管は、横断面が長方形であることを特徴とする、請求項1または2に記載の人工ダイヤモンドプラズマ生成機器。 The guide pipe of the microwave emission module is circular in cross section, and the first waveguide and the second waveguide of the microwave emission module are rectangular in cross section. 3. The artificial diamond plasma generating device according to claim 1 or 2, wherein 前記第1の開口部および前記主開口部は、前記誘導管上で反対側に配置され、前記マイクロ波放出モジュールは、前記第1の導波管と前記誘導管の前記第1の開口部の間に接続された長方形-円管を有し、前記長方形-円管の内側表面の横断面は、長方形から円形に徐々に変形することを特徴とする、請求項3に記載の人工ダイヤモンドプラズマ生成機器。 The first opening and the main opening are positioned on opposite sides of the guide tube, and the microwave emitting module is located between the first waveguide and the first opening of the guide tube. 4. The artificial diamond plasma generation according to claim 3, characterized in that it has a rectangular-circular tube connected in between, wherein the cross-section of the inner surface of said rectangular-circular tube is gradually deformed from rectangular to circular. device. 前記第1の開口部および前記主開口部は、前記誘導管上で反対側に配置され、前記マイクロ波放出モジュールは、前記誘導管の周囲に位置する接続スリーブを有し、前記第2の導波管は、前記接続スリーブの外側表面に接続され、前記接続スリーブは、前記接続スリーブの前記外側表面および内側表面を接続する細長い変換孔であって、前記変換孔の2つの反対側の開口部の一方は、前記誘導管の前記第2の開口部に接続され、前記変換孔の前記2つの反対側の開口部の他方は、前記第2の導波管に接続され、前記変換孔の幅は、前記第2の開口部に向けて徐々に低減する変換孔、を有することを特徴とする、請求項3に記載の人工ダイヤモンドプラズマ生成機器。 The first opening and the main opening are arranged on opposite sides of the guide tube, the microwave emitting module has a connecting sleeve located around the guide tube, and the second guide tube has a connecting sleeve. A wave tube is connected to an outer surface of said connecting sleeve, said connecting sleeve being an elongated conversion hole connecting said outer and inner surfaces of said connecting sleeve, said conversion hole having two opposite openings. is connected to the second opening of the guide tube, the other of the two opposite openings of the conversion hole is connected to the second waveguide, and the width of the conversion hole is 4. An artificial diamond plasma generating device according to claim 3, characterized in that has a conversion aperture that tapers towards said second opening. 前記変換孔により画成された2つの反対側の壁は、前記変換孔の前記幅が前記第2の開口部に向けて徐々に低減するように階段状であることを特徴とする、請求項5に記載の人工ダイヤモンドプラズマ生成機器。 2. Claim characterized in that two opposite walls defined by said conversion hole are stepped such that said width of said conversion hole gradually decreases towards said second opening. 6. The artificial diamond plasma generation device according to 5. 前記マイクロ波放出モジュールは、前記誘導管の周囲に位置する接続スリーブを有し、前記第2の導波管は、前記接続スリーブの外側表面に接続され、前記接続スリーブは、前記接続スリーブの前記外側表面および内側表面を接続する細長い変換孔であって、前記変換孔の2つの反対側の開口部の一方は、前記誘導管の前記第2の開口部に接続され、前記変換孔の前記2つの反対側の開口部の他方は、前記第2の導波管に接続され、前記変換孔の幅は、前記第2の開口部に向けて徐々に低減する変換孔、を有することを特徴とする、請求項4に記載の人工ダイヤモンドプラズマ生成機器。 The microwave emitting module has a connecting sleeve positioned around the guide tube, the second waveguide being connected to an outer surface of the connecting sleeve, the connecting sleeve being connected to the an elongate conversion hole connecting an outer surface and an inner surface, one of two opposite openings of said conversion hole being connected to said second opening of said guide tube; the other of the two opposite openings being connected to the second waveguide, the width of the conversion hole gradually decreasing towards the second opening. The artificial diamond plasma generation device according to claim 4, wherein 前記変換孔により画成された2つの反対側の壁は、前記変換孔の前記幅が前記第2の開口部に向けて徐々に低減するように階段状であることを特徴とする、請求項7に記載の人工ダイヤモンドプラズマ生成機器。 2. Claim characterized in that two opposite walls defined by said conversion hole are stepped such that said width of said conversion hole gradually decreases towards said second opening. 8. The artificial diamond plasma generation device according to 7. 前記誘導管の前記第1の開口部は、前記誘導管の前記側壁上に位置し、前記マイクロ波放出モジュールは、前記誘導管の周囲に位置する接続スリーブを有し、前記第2の導波管は、前記接続スリーブの外側表面に接続され、前記接続スリーブは、2つの変換孔であって、前記変換孔の各々は細長く、前記接続スリーブの前記外側表面および内側表面に接続し、前記2つの変換孔は、第1の変換孔であって、前記第1の変換孔の2つの反対側の開口部の一方は、前記誘導管の前記第1の開口部に接続され、前記第1の変換孔の前記2つの反対側の開口部の他方は、前記第1の導波管に接続され、前記第1の変換孔の幅は、前記第1の開口部に向けて徐々に低減する第1の変換孔、および第2の変換孔であって、前記第2の変換孔の2つの反対側の開口部の一方は、前記誘導管の前記第2の開口部に接続され、前記第2の変換孔の前記2つの反対側の開口部の他方は、前記第2の導波管に接続され、前記第2の変換孔の幅は、前記第2の開口部に向けて徐々に低減する第2の変換孔である2つの変換孔を有することを特徴とする、請求項3に記載の人工ダイヤモンドプラズマ生成機器。 The first opening of the guide tube is located on the side wall of the guide tube, the microwave emitting module has a connecting sleeve located around the guide tube, and the second waveguide A tube is connected to the outer surface of the connecting sleeve, the connecting sleeve has two conversion holes, each of the conversion holes being elongated and connecting to the outer surface and the inner surface of the connecting sleeve; one conversion hole is a first conversion hole, one of two opposite openings of the first conversion hole being connected to the first opening of the guide tube; The other of the two opposite openings of the conversion hole is connected to the first waveguide, and the width of the first conversion hole gradually decreases towards the first opening. one conversion hole and a second conversion hole, wherein one of the two opposite openings of said second conversion hole is connected to said second opening of said guide tube; the other of the two opposite openings of the conversion hole of is connected to the second waveguide, the width of the second conversion hole gradually decreasing towards the second opening 4. An artificial diamond plasma generating device according to claim 3, characterized in that it has two conversion holes which are the second conversion holes. 前記誘導管の前記第1の開口部が対向する前記開口部方向は、前記誘導管の前記第2の開口部が対向する開口部方向に垂直であることを特徴とする、請求項1または2に記載の人工ダイヤモンドプラズマ生成機器。 3. The opening direction facing the first opening of the guide tube is perpendicular to the opening direction facing the second opening of the guide tube. The artificial diamond plasma generation device according to .
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